[發明專利]一種具有應力調制層的氮化鎵基LED薄膜芯片及其制備方法

無效

• 申請號: 201310563263.9
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103618035A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 劉軍林;王光緒;江風益
• 申請（專利權）人: 南昌黃綠照明有限公司;南昌大學
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/00
• 代理公司: 江西省專利事務所 36100
• 代理人: 張文

技術領域

本發明屬于半導體照明技術領域，尤其是涉及一種具有應力調制層的氮化鎵基LED薄膜芯片及其制備方法。

背景技術

近幾年來，氮化鎵基LED芯片技術突飛猛進。傳統的藍寶石襯底，由于其結構在芯片的散熱和取光效率方面受到了很大限制。薄膜芯片技術(Thinfilm)、結合鍵合技術(wafer-bonding)和激光剝離(LLO)技術，即利用襯底轉移技術將發光層倒裝在硅基板上，可以有效地解決芯片的散熱問題和提高取光效率，目前該技術已成為生產超亮LED芯片的關鍵技術。?

對于薄膜芯片技術，發光層與硅基板的熱失配是影響其芯片可靠性的重要因素之一。所述發光層即氮化鎵基LED薄膜，其熱膨脹系數在5.6左右，硅基板的熱膨脹系數約為2.4，兩者的熱膨脹系數差異太大，如果不進行有效的應力調節，則會導致在芯片升降溫過程中，發光層開裂甚至剝落，嚴重影響芯片的可靠性和光電性能。

發明內容：

本發明的第一個目的在于提供一種具有應力調制層的氮化鎵基LED薄膜芯片及其制備方法，該發明可有效地調節氮化鎵基LED薄膜與硅基板之間的應力，提高器件的光電性能和可靠性。

本發明的第二個目的在于提供一種具有應力調制層的氮化鎵基LED薄膜芯片的制備方法。

本發明的第一個目的是這樣實現的：

一種具有應力調制層的氮化鎵基LED薄膜芯片，包括氮化鎵基LED薄膜、P面歐姆接觸金屬層、黏結層和硅基板，特征是：在P面歐姆接觸金屬層和黏結層之間設置有應力調制層，所述應力調制層為Pt和Cr兩種金屬交替堆疊形成的多個周期的厚度漸變的疊層結構，即Cr/Pt/Cr/、、、Pt/Cr?/Pt結構，Pt金屬單層隨著與P面歐姆接觸金屬層間距的增大而逐漸變厚，而Cr金屬單層隨著與P面歐姆接觸金屬層間距的增大而逐漸變薄。

進一步地，所述應力調制層的總厚度為0.1um～5um。

進一步地，所述Pt金屬單層的厚度在10nm～50nm。

進一步地，所述Cr金屬單層的厚度不小于10nm～50nm?。

本發明的第二個目的是這樣實現的：

一種具有應力調制層的氮化鎵基LED薄膜芯片的制備方法，特征是：包括以下步驟：

A、在生長襯底上形成氮化鎵基LED薄膜；

B、在氮化鎵基LED薄膜上形成P面歐姆接觸金屬層；

C、在P面歐姆接觸金屬層上形成Cr金屬單層，然后在Cr金屬單層上形成Pt金屬單層，得到一組Cr/Pt金屬疊層；

D、重復步驟C得到多個周期的厚度漸變的Cr/Pt/Cr/、、、Pt/Cr?/Pt疊層結構，即應力調制層；其中Pt金屬單層隨著與P面歐姆接觸金屬層間距的增大而逐漸變厚，而Cr金屬單層隨著與P面歐姆接觸金屬層間距的增大而逐漸變薄；

E、在應力調制層的表面上形成黏結層，并與硅基板粘結在一起；

F、去除生長襯底，并制備表面粗化層、鈍化層以及電極，得到成品。

進一步地，所述生長襯底為藍寶石襯底、硅襯底或氮化硅襯底中的一種。

????本發明是通過在氮化鎵基LED薄膜和硅基板之間（即在P面歐姆接觸金屬層和黏結層中間）形成應力調制層，來調節氮化鎵基薄膜和硅基板之間由于熱膨脹系數的巨大差異而引入的應力。所述應力調制層為Pt和Cr兩種金屬交替堆疊形成的多個周期的厚度漸變的疊層結構。Pt金屬的熱膨脹系數較小，Cr金屬的熱膨脹系數比較接近GaN的熱膨脹系數。因此，Pt/Cr金屬疊層的熱膨脹系數可隨著Pt與Cr厚度的不同在Cr金屬的熱膨脹系數與Pt金屬的熱膨脹系數之間變化，從而可以通過合理設計所述應力調制層中各單層厚度，使整個應力調制層的熱膨脹系數在Cr金屬的熱膨脹系數與Pt金屬的熱膨脹系數之間逐漸變化，即對應力調制層的熱膨脹系數進行調制，這樣就可在氮化鎵基LED薄膜和硅基板之間形成了熱膨脹系數漸變的應力調制層，起到調節氮化鎵基LED薄膜和硅基板熱失配的效果。

????所述應力調制層的各金屬單層的厚度在10nm～50nm之間，這是由于如果各單層厚度太薄或太厚，難以起到調制熱膨脹系數的作用，且如果各單層厚度太厚，特別是對于Cr這種硬度和脆性都比較大的材料，單層內的殘余應力比較大，不能有效釋放氮化鎵基LED薄膜和硅基板之間的應力，這也是本發明的應力調制層不采用單層金屬，而采用Pt和Cr兩種金屬交替堆疊形成的多個周期的厚度漸變的疊層結構的原因。